세계적 과학학술지 '사이언스'에 논문 게재
해수 함유된 리튬 농도 너무 낮아 상용화 꺼려
해수서 염분 제거 후 리튬 추출하는 장치 개발
◆…아르헨티나 리튬 공장에서 가공된 탄산리튬. 사진=로이터통신
27일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 중국 난징대학 주자(Zhu Jia) 박사와 미국 캘리포니아 버클리대학 미바오샤(Mi Baoxia) 박사가 이끄는 공동연구팀은 바닷물의 증발 효율을 높여 리튬을 추출하는 리튬 추출장치(STLES)를 개발했다.
STLES는 증발기, 나노분리막으로 구성되어 있으며 여러 물질이 섞인 바닷물에서 리튬을 따로 분리해낸 후 물을 증발시키면 고순도의 리튬을 얻을 수 있도록 설계됐다.
현재 전세계 바닷물에는 약 2300억 톤의 리튬이 녹아 있으며 이는 채굴 가능한 리튬 매장량의 1만6000배에 달한다. 그러나 바닷물에는 리튬외에도 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨 등이 함유되어 있어 리튬을 따로 분리하는 과정이 매우 복잡하다.
업계 관계자들은 해수에 함유된 리튬 농도가 너무 낮다보니 경제성이 없어 효율성이 떨어진다는 지적이다. 경제성이 있으려면 리튬 농도가 최소 100ppm(1ppm은 바닷물 1㎏ 당 리튬 1㎎)을 넘어야 하지만 바닷물에는 리튬이 불과 0.25ppm농도로 녹아 있다. 이 때문에 해수 추출 방식은 리튬의 주요 공급원이 되지 못하고 있다.
연구팀은 알루미늄 나노입자로 만든 산화 분리막을 통해 리튬을 따로 분리시킨 후 해수는 태양열을 이용해 증발시켰다. 그 결과 리튬 추출장치 1개당 매일 33.2㎎의 리튬을 추출할 수 있었고 리튬 회수율도 80%에 달했다.
연구팀은 STLES장치가 별도의 에너지를 사용하지 않고도 바닷물에 삼투압 이상의 압력을 가해 해수 속의 염분을 제거하고 담수를 얻을 수 있어 경제적이며 환경 친화적이라고 강조했다. 주자 박사는 "반복 실험을 통해 추출장치의 안정성과 호환성을 확인했다"고 말했다.
세스 달링 시카고대 교수는 사이언스 논평 논문에서 "바닷물은 고갈될 우려가 없는 무한한 자원으로 장기적인 리튬 공급원으로 주목해야 한다"면서도 "다만 기술을 상용화하는 데는 아직 불확실한데다 공정에 사용되는 알루미늄 나노입자 같은 재료는 비용이 많이 들어 더 저렴한 대안이 필요하다"고 지적했다.
이번 연구 결과는 세계적 과학학술지 '사이언스'에 지난 26일 게재됐다.
